Как достучаться до пришельцев?

Если вам кажется, что вы ещё не общаетесь с инопланетянами... то, сдаётся нам, это вам только кажется. Как гласит новое исследование, когда SETI «слушает» небо, он делает это, не подумав о том, как в это небо кричат.

Работа Дэвида Мессершмитта (David Messerschmitt) из Калифорнийского университета в Беркли (США) довольно объёмна, и, не претендуя на освещение всех её двухсот с лишним страниц, коротко остановимся на некоторых моментах труда.

Уже не раз отмечалось: предположение о том, что радио — лучшая и окончательная форма коммуникации, неочевидно, так как мы пользуемся им столетие, и считать из-за этого собственные технологии венцом эволюции связи довольно наивно. Но, предположим, что технология XIX века действительно является последним словом для всех когда-либо существовавших цивилизаций Вселенной. Так сказать, «а вдруг».


Как именно будет при этом организовываться межзвёздная радиосвязь? Очевидно, отмечает г-н Мессершмитт, стоит предположить, что делаться это будет рационально. Например, представим себе радиопередачу данных со скоростью одного бита в секунду на дальность хотя бы в 1 000 световых лет. Если вести её в тех частотных диапазонах, что сейчас прослушивает SETI, то для излучения такого сигнала с обозначенного удаления потребуется мощность, вдвое превышающая показатель Большого адронного коллайдера.

А если вы ограничитесь хотя бы пропускной способностью банального WiFi, то у цивилизации земного типа начнутся серьёзные экономические проблемы. Опять же, это в случае, если мы передаём только в каком-то одном направлении. Если же у вас почему-то нет точного адреса разумных инопланетян, то трансляции придётся вести во все стороны, и на этом фоне энергопотребление БАК очень скоро перестанет восприниматься как единица измерения — масштаб проблем межзвёздной связи окажется существенно больше.

Такой чрезмерной нагрузки можно избежать, полагает учёный. Первое средство — минимизация скорости передачи. Поскольку для неё всё равно потребуется бездна времени (скорость света ограничена), то нет смысла вести её с высокой скоростью, а вероятность первичного обнаружения сигнала растёт прямо пропорционально его длительности. Кроме того, хотя первоначально наращивание средней мощности работы передатчиков и ведёт к росту способности информации достичь приёмника, после определённого предела это уже не позволяет преодолеть шум, создаваемый средой распространения сигнала при взаимодействии с ним же. Таким образом, одна из лучших оптимизационных стратегий будет выглядеть как «не слишком громко»: мощность передачи должна строго ограничиваться.

Само собой, напрашиваются и другие стратегии оптимизации. Например, для более экономной передачи сигнала можно пробовать использовать поляризацию электромагнитных волн и различные виды мультиплексирования. Да, по идее это сэкономит энергию, но тогда появляется другая проблема: применяя всё более продвинутые методы повышения плотности передачи информации, мы будем постоянно ориентироваться на контакт только с теми цивилизациями, которые уже овладели такими технологиями. А все, кто слушает космос на уровне тех же землян 1960-х (когда SETI только появился), остаются за бортом межцивилизационного диалога. То есть слишком сильно в этом направлении не наоптимизируешь.

Но есть и другие элементы оптимизации, которые должны оставаться относительно универсальными для всех разумных существ Вселенной. При этом они никогда отчётливо не педалировались теми, кто искал «внеземлян», прослушивая космос.

На Земле диапазон, в котором можно посылать сигналы и получать информацию, с самого начала был ограничен: слишком много передач велось в эфире чуть ли не с первых лет появления радио. Поэтому узость канала, используемого для связи, была приоритетом, а мощность передачи — благодаря малым по межзвёздным меркам расстояниям — не имела особого значения. Поэтому, когда проект SETI начал слушать космос, его подход оставался вполне земным: слушались узкие частоты.

В то же время, отмечает г-н Мессершмитт, при использовании максимально широкого диапазона, всего доступного в космосе микроволнового окна, средние энергозатраты на передачи должны быть намного экономичнее подхода с вещанием на фиксированной частоте. Итак, нам следует начать искать более широкополосные сигналы меньшей мощности и скорости передачи информации — то, чем пока, увы, SETI не занимался. Среди иных возможностей — поиск сигналов с очень большим периодом, куда бóльшим, чем принято в наземных коммуникациях.


Ну хорошо, а что делать, если цивилизация живёт в каких-нибудь астрономических единицах от чёрной дыры и может использовать её как энергоисточник для передачи информации во все стороны, а то и как гравитационную линзу, дабы усилить эти же сигналы?

Ничего страшного, уверен учёный: фундаментальный предел связи она обойти не сможет — чем больше сигналов высокой мощности она отправит в межзвёздную среду, тем быстрее эти сигналы, взаимодействуя с межзвёздным газом, начнут опасно поднимать уровень помех и затруднять дальнейшие межцивилизационные коммуникации. То есть даже сверхцивилизации, используя радиосвязь для контактов с менее развитыми существами, никак не могут обойти фундаментальный предел, и стратегию SETI стоит переориентировать даже в их отношении.

Среди основных практических выводов, которые, на взгляд Дэвида Мессершмитта, стоит сделать SETI, самыми важными являются следующие. Организация ищет сигнал длительного типа, с частыми повторениями. В такой схеме, чтобы отличить «ложную тревогу» от настоящего сигнала, предполагается довольно простой метод длительного «прослушивания» конкретного сектора неба.

Автор не скрывает своего отношения к этому элементу поисковой стратегии: те, кто придумал эту «проверку истинности», даже не пытались прикинуть, сколько энергии уйдёт на столь долгий повторяющийся сигнал. Иными словами, эта тактика неразумна. Всё это ещё раз подводит нас к сигналу «Wow!» 1977 года. Напомним, когда сигнал, выглядевший «искусственным и внеземным», поступил на радиотелескоп «Большое ухо», для проверки его происхождения применялся метод повторного прослушивания того же сектора неба. Однако такое прослушивание велось не на постоянной основе — ни тогда, ни сейчас.


Если предположить, что отправлявшая сигнал цивилизация просто экономила энергию, то его вовсе не было нужды повторять чаще, чем, скажем, раз в несколько лет. Кстати, ранее такую же стратегию передачи сигнала предлагал другой исследователь, отмечавший, что с точки зрения минимизации риска столкновения с агрессивной ВЦ лучше всего отправлять сигнал через существенные периоды времени, что повышает вероятность его регистрации, но сокращает шанс его получения именно агрессивной ВЦ.

Итак, полагает, Дэвид Мессершмитт, проект SETI, вероятно, уже поймал сигнал от одной из энергоэффективно ищущих контакт цивилизаций окружающего нас космоса. Но из-за ограниченности собственной стратегии поиска земляне классифицировали его как «ложную тревогу». Что же делать, чтобы избежать таких провалов в будущем?

Автор предлагает «воздерживаться» от использования понятия «ложная тревога» вовсе, систематически и долго обследовать каждый сектор неба, а не поочерёдно «выслушивать» разные окрестности, как это делается сейчас, а также поддерживать единую базу данных всех сигналов, могущих иметь искусственное происхождение. Банально, как мытьё рук? Увы, в смысле поиска ВЦ мы, похоже, пока не дошли даже до понимания необходимости приступать к еде с чистыми руками.

Препринт рассмотренного исследования можно полистать на сайте arXiv.